La préservation de la qualité des sols est devenue au même titre que la protection des milieux aquatiques et aériens. Pour ce la, il est indispensable d’utiliser des espèces bioindicatrices qui reflètent la qualité des sols en utilisant les gastéropodes terrestres, qui font l’objet de plusieurs recherches, ces derniers ont une forte sensibilité aux variations physicochimiques de leur milieux, notamment la température (Bride et al., 1993). Les fréquences électromagnétiques (Regoli et al., 2005) et à toute forme de pollution urbaine (Regoli et al., 2006), également vis-à-vis des xénobiotiques variés tels que les hydrocarbures (Ismart et al., 2002) ou encore les éléments traces métalliques (Manzl et al., 2004). On s’intéresse de l’espèce Helix aspersa car elle possède toute les caractéristiques d’être une espèce sentinelle de la pollution des sols. D’une autre part, une mesure des variations des biomarqueurs de stress environnemental est élaborée (AChE et GSH) respectivement au niveau da la tête et l’hépatopancréas de l’escargot pendant la période d’expérimentation (Novembre 2008 à Avril 2009) l’hiver et le printemps, avec un inventaire des espèces malacologiques présentent dans les cinq sites d’étude et des analyses physicochimiques des sols, afin de réaliser une évaluation complète de la pollution des sols.
4.1. Inventaire des Gastéropodes
Des études sur le terrain ont été réalisées pour étudier l'utilisation des escargots terrestres comme biomonitors (Martin et Coughtrey, 1982 ; Berger et Dallinger, 1993 ; Gomot de Vaufleury et Pihan, 2000 ; Beeby et Richmond, 2002).
Les escargots présentent une biomasse significative au sein de la communauté des invertébrés du sol (Dallinger et al., 2001), ils occupent une situation privilégiée à l’interface sol-plante-atmosphère (Barker, 2001), ils possèdent des capacités de bioaccumulations importantes pour de nombreux polluants métalliques (Dallinger et Wieser, 1984a ; Brooks et
al., 1992 ; Gomot et Pihan, 1997 ; Menta et Parisi, 2001 ; Gomot-de Vaufleury et Pihan,
2002 ; Viard et al., 2004) et organiques (Coeurdassier et al., 2001 ; Sverdrup et al., 2006). Ainsi, ils présentent des réponses physiologiques (inhibition de croissance, de reproduction, mortalité) (Laskowski et Hopkin, 1996a ; Gomot, 1997 ; Swaileh et Ezzughayyar, 2001 ; Gomot-de Vaufleury et Bispo, 2000 ; Notten et al., 2006) et biochimiques (Coeurdassier et
al., 2001 ; Ismert et al., 2002 ; Regoli et al., 2006) quand ils sont exposés aux contaminants ,
ils constituent un élément des réseaux trophiques qui contribue au transfert des polluants du sol et/ou des plantes aux prédateurs (Beeby, 1985 ; Laskowski et Hopkin, 1996b ; Scheifler et
al., 2002a), pour ces caractéristiques, ils sont reconnues comme des indicateurs écologiques
pertinents (Berger et Dallinger, 1993 ; Cortet et al., 1999) utilisés dans la biosurvaillance des écosystèmes terrestres : sol ; d’évaluer le diagnostic environnemental de l’état biologique de sol et de son degré de perturbation. De ce fait, il est indispensable de faire un inventaire des récepteurs écologiques (gastéropodes) présents, de leur exposition et des effets qu’ils subissent.
L’Est algérien se caractérise par un climat méditerranéen. L’inventaire des gastéropodes, indique la richesse en espèces malacologiques, au niveau des cinq sites. Une dominance de l’espèce Helix aspersa, a été remarquée. Le taux représente cette espèce est de 21% à El Kala, Néchmaya, Sidi Ammar et El Bouni ; et 16% à Guelma. Cette espèce de grande saveur culinaire, est connue pour être indigène aux rivages de la méditerranée (Chevalier, 1992). En accord notre résultats avec celui de Boudechiche (2007), avec une dominance de l’Helix aspersa avec ses variétés au niveau du Parc National d’El Kala. Aussi l’inventaire fait à Tlemcen Damerdji (2008) qui montre une diversité des gastéropodes avec une dominance d’Helix aspersa.
La famille des Hélicidaes est présentée par les helix : aperta, ou l’escargot vert avec un taux élevé de 21% au niveau du site Sidi Ammar, cet escargot préfère une forte humidité de l’aire, ainsi des taux similaires à Guelma et Néchmaya (14%), et des taux proches à El Kala et El Bouni (18-19%) ; d’après nos observation durant les deux saisons , on peut conclure que cette espèce peut être utilisée comme une espèce bioindicatrice telle que Helix aspersa grâce à ses caractéristiques de bioindication ; l’espèce Otala lactea avec un taux variable entre (6- 12%) respectivement dans les cinq sites. La famille des Hygromidaes présentée par l’espèce
Helicella virgata avec un taux important (15-18%) au niveau des sites Guelma, Néchmaya
,qui sont des zones presque sèches , et entre (9-11%) au niveau des sites Sidi Ammar, PNEK et El Bouni et Trochoidae elegans (16%) à Néchmaya.
La famille des Cochlicellidaes, Cochlicella barbara a un taux important (18-21%) dans les sites : PNEK, Sidi Ammar et El Bouni par rapport aux sites Néchmaya et Guelma (6- 10%) ; de plus la famille des Subulinidaes (Rumina decollata) avec un taux presque proche dans les cinq sites (3-6%) et la famille des Enidaes présentée par Zebrina detrita au niveaux des sites PNEK et Guelma (10-14%). La famille des Milacidaes présentée par Milax gagates et Milax nigricans (3-5%) dans les différents sites.
Cette prédominance d’espèces à coquilles foncées (Helix aspersa, Helix aperta, Otala
du milieu, frais et humide sélectionnant les variétés foncées et le milieu chaud et sec, sélectionnant les variétés claires.
Les variations des taux des espèces entre les sites, la présence de certaine espèce dans un site et leur absence dans un autre pourrait être attribuée à l’influence des conditions du milieux, notamment les facteurs climatiques qui jouent un rôle fondamental influençant la croissance des mollusques, la reproduction, la distribution (la température et l’apport hydrique insuffisants résultent des troubles de la croissance ; l’éclairement (l’intensité lumineuse reçue par les animaux, la durée d’éclairement et la qualité de la lumière) (Wikipédia, 2010), ainsi d’autre facteur environnemental c’est le rayonnement qui influence la coloration des coquilles (Damerdji et Benyoucef, 2006) et la persistance des polluants. Des facteurs pédologiques physicochimiques, décrivant la nature du sol, essentiellement des trois paramètres principales : le pH du sol, un pH neutre ou très voisin de la neutralité renferme ou non du calcaire, apparaît être le meilleur sol d’élevage des escargots ; la teneur en matière organique et l’humidité du substrat ; la disponibilité des végétations utilisées comme nourritures pour les escargots ; la densité animale et la charge biotique (Wikipédia, 2010).
4.1.1 Biométrie des espèces
Nos résultats révèlent que la moyenne la plus élevée du poids a été enregistrée au niveau d’El Kala chez Helix aspersa (10,94 ± 5,27 g) et les autres moyennes pondérales sont entre (7,72-10,57 g). D’après ces poids, on peut caractérise la taille des escargots Helix
aspersa par une taille nemoralis (taille moyenne) selon la classification du Chevalier (1977),
ainsi en accordant les résultats des tailles trouvés par Boudechiche (2007) dans le PNEK. Le diamètre maximal a été marqué au niveau du PNEK (33,51 ± 9,55 mm) compris entre (35 et 39 mm) selon Chevalier (1977) et dans les autres sites de (27,41-32,80 mm), et la hauteur de 24,64 dans le PNEK ; tandis que la moyenne pondérale la plus faible a été enregistrée à Néchmaya chez l’espèce Cochlicella barbara (0,079 g) et un diametre de 3,35 ± 1,09 mm et une hauteur de 5,12 ± 2,86 mm. Cette espèce est caractérisée par sa petite taille par rapport aux autres espèces.
4.2. Indices écologiques
La richesse spécifique des Gastéropodes est estimée de 10 espèces à Guelma, Néchmaya et El Kala, et 9 espèces dans les autres sites, elle est estimée de 8 espèces à
Tlemcen (Damerdji, 2008). La richesse moyenne, la valeur maximale est obtenue à El Kala de 508 et minimale à Néchmaya de 391,87.
La fréquence centésimale (F) varie d’un site à l’autre en fonction des conditions climatiques des régions ; mais elle est en général, moins de 25 % dans les cinq sites ce qui explique qu’elles sont des espèces très rares. La constance (C), Helix aspersa et Helix aperta présentent un pourcentage de 100 % dans les cinq zones ; ce qui explique que ce sont des espèces omniprésentes ; ces deux espèces présentent une biomasse significative et des pouvoirs adaptatifs aux différents climats et sols ; une variation de la constance a été observée pour les autres espèces entre les cinq sites.
L’indice de diversité de Shanon – Weaver (H’) varie entre 2,70 à Sidi Ammar et 3,05 au PNEK. Cet indice est faible de 0,26 à Tlemcen (Damerdji, 2008).
L’équitabilité (E) est entre 0,85 et 0,90 donc E<1 ; ce qui signifie que les peuplements des gastéropodes ne sont pas en équilibre. L’équitabilité tend vers 0, elle est inférieure à 0.5 dans l’étude réalisé à Tlemcen, les effectifs des espèces sont différents (Damerdji, 2008). Plusieurs travaux sont s’intéressés de l’inventaire des gastéropodes : au niveau du romarin, Damerdji et
al. 2005 trouvent que la richesse spécifique des gastéropodes est de 18 espèces réparties entre
3 familles, celles des Sphincterochilidaes, des Helicidaes et des Subulinidaes.
Adjlani (1998) a reconnu 13 espèces malacologiques alors que Bouhellou (1998) a observé 18 et que Kassemi (2001) rencontre 19 espèces dans differentes regions de Tlemcen.. Sur le
Calycotome spinosa (Genèt) on dénombre 21 espèces de gastéropodes (Damerdji et Djedid,
2003). Khelil (1984) avait noté une seule avec Leucochroa candidissima. Dans son essai d’écologie quantitative sur les invertébrés de la Sansouire camarguaise, Bigot (1965) indique que la richesse spécifique est estimée de 8. Les facteurs abiotiques et biotiques restent importants dans la variation de la taille des coquilles de Sphincterochila candidissima (Damerdji, 2001).
4.3. Dosage des biomarqueurs
La préservation de la qualité des sols est une préoccupation majeure des sociétés humaines, l'utilisation des paramètres biochimiques appelés biomarqueurs, comme indicateurs de la qualité des écosystèmes ; Ces biomarqueurs mesurent l'interaction entre un système biologique et un agent environnemental et peuvent être chimiques, physiologiques ou biologiques (WHO, 1993) ; leur validité tient à trois caractéristiques principales: spécificité, sensibilité et préciosité (Amiard-Triquet et al., 1998). L'inhibition ou l'induction in vivo des
biomarqueurs est un bon outil environnemental pour évaluer l'exposition et les effets potentiels des xénobiotiques sur les organismes (Ozmen et al., 1999 ; Melonghlin et al., 2000; Sturn et al., 2000). La capacité d'un organisme de s'adapter à un environnement altéré par la contamination anthropique dépend principalement des mécanismes de la détoxication de divers composés endogènes (Jakanov, 2001). Les biomarqueurs peuvent être regroupés en trois catégories: les biomarqueurs d'exposition, d'effet et de sensibilité.
Après leur pénétration dans les organismes, les polluants subissent le plus souvent des transformations métaboliques, catalysées par différents systèmes enzymatiques capables de prendre en charge des substrats de nature variée. Toutes ces enzymes augmentent l’hydrosolubilité des molécules qu’ils prennent en charge afin d’en facilité leur élimination dans l’organisme. L’activation métabolique de certaines molécules suite à leur métabolisation est cependant possible. Les réactions de biotransformation sont divisées en deux réactions ; phase І et phase П. La première phase (phase І) est assurée par des enzym es qui catalysent l’oxydation et la fonctionnalisation des xénobiotiques. La phase П est réalisée par des
enzymes qui catalysent la conjugaison des molécules fonctionnalisées à des substrats endogènes. Le GSH tient une place importante parmi les enzymes de la phase П.
Le glutathion est un tripeptide (L-y-glutamyl-L-Cysteinyl glycine) qui joue un rôle central dans les processus de défense antioxydant intracellulaire (Arrigo, 1999 ; Sies, 1999). Il a été isolé et nommé pour la première fois par Hopkins en 1921 à partir de la levure du foie et des muscles. Ce tripeptide constitue le composé thiol majeur grâce à son groupement thiol de la cystéine (Yo et al., 1993 ; Michel et al., 1995). De plus, le glutathion est un cofacteur de plusieurs enzymes, catalyse la détoxification et l’excrétion de plusieurs composés toxiques. Parmi ces enzymes la glutathion peroxydase (GPx) réduit les hydroxydes en alcools primaires, la glutathion synthétase intervient dans la biosynthèse du GSH, et enfin la glutathion-S-transférase (GST) intervient dans les réactions de conjugaison des électrophiles (Saint-Denis et al., 1998). Diverses recherches ont montré le rôle du GSH dans la détoxification des xénobiotiques (Reed, 1990 ; Reidy et al., 1990 ; Avci et al., 2005).
Nos résultats déterminés au cours des deux saisons (hiver et printemps) suggèrent que le taux de GSH est maximum en hiver dans les cinq sites (El Kala, Guelma, Néchmaya, Sidi Ammar et El Bouni) puis, il diminue progressivement dans le printemps. Cette variation entre saisons peut s'expliquer par des variations des facteurs environnementaux comme la température, l'hygrométrie, l'humidité, la durée du jour et l'alimentation, qui agissent principalement sur l'activité de l'escargot. En hiver, les facteurs environnementaux sont Discussion
défavorables (l’escargot soumit à un stress environnemental) donc, il entre en hibernation, ses activités physiologiques sont réduisent, son métabolisme est ralenti, dans ce cas il n'est pas en contact continu avec son milieu ; une réduction des périodes d'exposition aux contaminants existant dans l'environnement, donc une faible accumulation des xénobiotiques a été constatée chez les escargots. En printemps, les facteurs environnementaux seront favorables pour reprendre ses activités physiologiques. Des longues périodes d'exposition, favorisent une importante accumulation des polluants par l’escargot. De nombreux facteurs influencent l'accumulation des métaux dans les escargots, comme les espèces d'escargots, le poids, la taille, l'état physiologique et la composition du régime (Williamson, 1979, 1980 ; Gomot et Pihan, 1997). Cela entrave l'utilisation et l'acceptation des escargots comme biomonitors (Beeby et Richmond, 2002). En général, les escargots terrestres ont le pouvoir d’accumuler des métaux, de stocker des volumes importants dans ses organes (Dallinger et al., 2001). Les effets toxiques des métaux chez les escargots peuvent être dus à l'absorption de la nourriture ou à partir du sol, ou par l'intermédiaire de l'alimentation à travers la peau du pied (Coeurdassier et al., 2002 ; Gomot-de Vaufleury et Pihan, 2002).
Gimbert (2006) suggère que la saison (automne et Printemps) est un facteur environnemental influence le transfert du métal du sol vers l’escargot, en agissant sur les concentrations internes en Cd et le flux d’absorption avec une diminution de la masse d’organisme en Automne, en relation avec la diminution de la photopériode, la température, les précipitations et l’hygrométrie. En général, l’accumulation des xénobiotiques, essentiellement les ETM, existant dans le sol, au niveau des organes d’escargots, est un facteur clé permet d’expliquer les variations des taux des biomarqueurs dosés dans certains organes.
De plus, le taux de glutathion mesuré durant les deux saisons est faible dans les sites Guelma, Néchmaya, Sidi Ammar et El Bouni, comparativement au site PNEK, qui présente un taux élevé. Cette diminution peut se traduire par une pollution provenant de la zone industrielle : Arcelor Mattal et Férrovial pour le site d'El Bouni, qui est considéré comme le site le plus pollué, aussi le site de Sidi Ammar. Les activités métallurgiques ont des apports diffus d'origine lointaine (poussières, aérosols) pouvant parcourir des centaines de kilomètres à partir de leur sources avant de se déposer (Godin et al., 1985 ; Merian et al., 2004) ; ou soit des apports ponctuels localisés d'origine proche liée aux activités industrielles de longues durées (Baize, 1997). La diminution du taux du GSH au niveau de Néchmaya et Guelma est exprimée par la direction des vents qui jouent un rôle dans le transport des polluants des zones industrielles précédentes et aussi par l'effet des engrais (Cd dans les engrais phosphatés ;
Hamon et al., 1998) utilisés pour améliorer les propriétés du sol. Les émissions atmosphériques liées au trafic routier et à l'incinération de l’ordure ménagère (Denison et Silbergeld, 1998) influencent sur les sites de Néchmaya, Sidi Ammar et El Bouin. Guelma est le site le moins pollué comparativement aux sites Néchmaya, Sidi Ammar et El Bouni, car il est éloigné des zones polluées. Le PNEK est le site le moins pollué comparativement aux autres sites.
L'escargot intègre les polluants essentiellement les ETM via différentes voies d'exposition : digestive par ingestion de nourriture (plantes, particules de sols) (Gomot et al., 1989) ; cutanée par diffusion des polluants du sol à travers l'épithélium du pied (Coeurdassier
et al., 2002 ; Gomot-de Vaufleury et Pihan, 2002); respiratoire par inhalation de gaz et/ou de
particules atmosphériques (Ismert et al., 2002, Regoli et al., 2006).
Les ETM ont une forte affinité vis à vis des groupements thiol du GSH et forment des complexes avec ses entités chimiques (Viarengo et NOH, 1993 ; Viarengo, 1994). Ces groupements thiol agissent comme un tampon antioxydant, la synthèse de GSH en présence de cadmium serait un mécanisme de protection dans le quel le métal se fixe aux groupements thiol du GSH, provoquant ainsi les dommages cellulaires (Hatcher et al., 1995 ; Shukla et al., 2000).
Plusieurs mécanismes ont été proposé pour expliquer le passage des ions métalliques à travers les membranes biologiques : diffusion passive sous forme libre ou sous forme de complexes organométalliques liposolubles (Ireland, 1982 ; Hopkin, 1989), canaux et pompes ioniques, passage facilité par des transporteurs membranaires (Simkiss et Taylor, 1989 ; Rainbow et Dallinger, 1993), structures épithéliales particulières comme les "Channel Cells" (Campion, 1961 ; Martin et Deyrup-Olsen, 1986).
Les fortes capacités d'accumulation des ETM chez les escargots sont liées à l'efficacité des systèmes de détoxication impliquant des structures de séquestration et de compartimentation intracellulaire (métallothionéines (MTs) et granules) mais aussi à leur capacités limitées à excréter certains métaux, conditionnés notamment par la nécessité d'éviter les pertes excessives d'eau (Dallinger et al., 2001). Ces MTs, exprimées dans différents tissus où elles accomplissent des fonctions spécifiques à chaque métal (Dallinger et al., 1993, 1997 ; Berger et al., 1993, 1995).
Les effets des métaux sont exprimés à tous les niveaux d'organisation biologique (Römbke et Moltmann, 1996). Au niveau cellulaire, par exemple, l'excès de métaux dans les plantes peut modifier la perméabilité des membranes, ou de diminuer l'activité enzymatique et de synthèse (Bargagli, 1998). Au niveau individuel, la pollution de métal peut affecter la
Discussion Discussion
croissance, la reproduction et de survie (Römbke et Moltmann, 1996). Ces effets d'influencer la dynamique des populations de l'espèce, et peut affecter l'abondance et la diversité des plantes et des animaux (Hopkin, 1989). En définitive, l'ensemble des écosystèmes peut être affectés par la pollution en métaux lourds.
En accord avec nos résultats la diminution du GSH à été également observée par Atailia (2009) dans l’hépatopancréas chez Helix aspersa traité par le cadmium, Boucenna (2010) dans l’hépatopancréas chez la même espèce traitée par les poussières métalliques, encore chez H. aspersa comme une réponse à l'effet électromagnétique (Régoli et al., 2005) ; et à la toxicité des cadmium et zinc est observée chez Achatina fulica (Chandran et al., 2005). Une diminution du niveau de GSH a été observée au niveau de l’hépatopancréas chez Helix
aspersa traité par les pesticides : carbofuran et paraquat respectivement à des doses : 125
µg/escargot et 230 µg/escargot, mais une augmentation du niveau de GSH signalée chez les escargots traités par les pesticides : le methomyl (60 µg/escargot) et le chlorpyrifos (225 µg/escargot) (Salama et al., 2005). La diminution du taux de GSH à été observée par Drardja- Beldi & Soltani (2003) dans le corps entier des femelles de G. affinis traitées avec le diflubenzuron et par Aissaoui (1998) dans l’hépatopancréas de la même espèce traitée avec le lindane. Aussi, cette diminution du GSH à été reportée dans l’hépatopancréas des femelles G.
affinis traitées avec le cadmium (Souissi et al., 2008). La diminution du taux de GSH à été
aussi notée chez la truite arc-en-ciel exposée à différent niveaux de fuel (Steadman et al., 1991). Le taux de GSH à été réduit chez les rats traités avec: Le dichlorodiphenyl- trichloroethane (DDT) et le benzoperane (Della et al., 1994), le zolone (Oueldjaoui, 1996) et l’œstrogène à différentes doses (El-Farra et al., 1999). La relation entre la diminution du taux de GSH et le niveau de contamination est rapportée par (Ringwood et al., 1999) chez les juvéniles de la moule, Crassostrea vrginica, exposés à un mélange de polluants industriels et par Cossu et al. (2000) et Doyette et al. (1997) chez le bivalve, Unio tumidus, exposé au cuivre. Cependant, quelque études ont montré une augmentation du taux de GSH tel qu’il à été observée dans le foie de la truite arc-en-ciel traitée avec le cadmium (Ait-Aissa et al., 2003). Cette augmentation du glutathion correspond à un mécanisme précoce de défense cellulaire et serait suffisant pour prendre en charge les premières atteintes cellulaires, évitant ainsi l’apparition d’un stress oxydant plus important. Le taux de GSH augmente ainsi chez les rats traités au méthyle mercure (Woods & Ellis, 1995), chez les poissons exposés au plomb (Thomas & Juedes, 1992) et au chlorothalonil (Gallagher et al., 1992) et chez le bivalve
Myttilis galloprovincialis traité avec les métaux lourds (Regoli & Principato, 1995).
Gabriella et al. (2005) montrent que l’activité catalase dans hépatopancréas a diminué (de 30- 40%) durant l’été (estivation), mais aucun changement n'est intervenu dans les activités de Glutathion réductase, le glutathion S-transférase et de Glucose-6-phosphate déshydrogénase dans le pied et l’hépatopancréas. Les niveaux de GSH ont été augmentés (par 54%) dans les muscles du pied pendant l’estivation, mais sont demeurés inchangés en hépatopancréas. En contraste avec l'hiver, les marqueurs du stress oxydatif (peroxydation des lipides, des protéines de carbonyle, et le GSSG / GSH-eq ratio) sont inchangées pendant l’estivation (Gabriella et al., 2005). Ces résultats suggèrent que H. aspersa est une espèce sentinelle contrôlant la régulation du métabolisme de radicaux libres dans les différentes saisons (Gabriella et al., 2005) .
Contrairement au GSH, l’acétylcholinestérase ne joue aucun rôle dans la détoxification des xénobiotiques chez les êtres vivants, c’est une enzyme nécessaire au fonctionnement normal du système nerveux sensori-moteur et surtout au fonctionnement de la plaque motrice (Payne et al., 1996). Cette enzyme est impliquée dans les mécanismes de